例談長(zhǎng)輸天然氣管道冬季凍堵防治要點(diǎn)

李錚 趙燕 張恂

摘要：冬季天然氣輸氣會(huì)受到外界溫度的影響，其不僅嚴(yán)重影響天然氣管道的正常運(yùn)行，而且極易造成財(cái)產(chǎn)損失。所以，需要采取相應(yīng)的對(duì)策，合理防止冬季凍堵問(wèn)題?；诖耍疚闹攸c(diǎn)討論了天然氣管道冬季凍堵的原因，并明確提出冬季防止凍堵的要點(diǎn)及對(duì)策。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸天然氣管道;冬季凍堵;防治要點(diǎn)

前言：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷，天然氣逐漸取代煤炭，成為城市居民日常生活和工業(yè)生產(chǎn)所必需的重要能源。但是，由于天然氣管道一般敷設(shè)在郊區(qū)，而且大多數(shù)情況下都埋在地下。因此，它們受天氣、季節(jié)和溫度等因素的影響很大。在嚴(yán)冬時(shí)節(jié)，凍結(jié)、堵塞問(wèn)題的發(fā)生，會(huì)對(duì)天然氣管道的正常運(yùn)行造成極大的影響。所以，本研究便具有一定的價(jià)值。

1長(zhǎng)輸天然氣管道冬季凍堵的原因

天然氣管道凍堵一般發(fā)生在冬季，經(jīng)常發(fā)生凍堵的直接原因是管道中存在水、液體或蒸汽。液態(tài)水一般在管道建成投產(chǎn)前由于未完全干燥而殘留。溫度低時(shí)結(jié)冰，造成管道堵塞;蒸氣水由于其含量高，一般在一定溫度和溫度下會(huì)析出液體水，從而在一定條件下生成天然氣水合物。前者一般在管道建設(shè)和生產(chǎn)初期產(chǎn)生，地形起伏較大，彎頭較多的管道容易產(chǎn)生;后者一般是在管道運(yùn)行過(guò)程中，由于天然氣中水的成分過(guò)高而產(chǎn)生的。天然氣水合物是由水、甲烷、己烷等小分子水蒸氣在一定標(biāo)準(zhǔn)下生成的固體晶體。它看起來(lái)像冰塊，會(huì)進(jìn)行燃燒。它也被稱(chēng)為“可燃冰”。生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)包括成分標(biāo)準(zhǔn)、加熱標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)：成分標(biāo)準(zhǔn)、硫化氫、二氧化碳和小分子水以及在一定條件下由氣態(tài)分子結(jié)構(gòu)和氣態(tài)液態(tài)水組成的含氮化合物;加熱標(biāo)準(zhǔn)，即足夠高的負(fù)荷和足夠的溫度;推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，天然氣體在紊流狀態(tài)下可能有結(jié)晶顆粒。

2天然氣管道在冬季凍堵原因分析

2.1 水合物產(chǎn)生的原因

天然氣在規(guī)定溫度和壓力的環(huán)境中，其中的水、甲烷氣體和硫化氫的分子結(jié)構(gòu)會(huì)結(jié)合產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì)形式的化學(xué)物質(zhì)。冬季，由于氣溫下降，上述氣體轉(zhuǎn)化的自然環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到。因此，冬季在天然氣管道中大量產(chǎn)生這種結(jié)晶形式的天然氣水合物，造成管道堵塞，機(jī)械設(shè)備和儀表沒(méi)有辦法正常運(yùn)行。

2.2建成投產(chǎn)時(shí)干燥度不足造成凍堵

天然氣管道電焊后，為了檢驗(yàn)電焊質(zhì)量、氣密性和承壓工作能力，需要對(duì)管道進(jìn)行試壓?，F(xiàn)階段管道試壓多采用水壓試驗(yàn)方法。雖然水壓試驗(yàn)需要清理以解決干燥問(wèn)題，但在低洼地區(qū)、彎頭等特殊區(qū)域，管道中不可避免地存在少量殘留水。溫度低時(shí)，容易造成凍堵，影響站內(nèi)閥門(mén)、調(diào)壓設(shè)備等設(shè)施的正常運(yùn)行，影響到中下游客戶的燃?xì)夤艿馈?/p>

2.3凝析水的集聚

在氣體輸送的整個(gè)過(guò)程中，隨著輸送距離的變化和自然環(huán)境溫差的變化，一部分水會(huì)凝結(jié)出來(lái)，慢慢地積聚在管道的最低部分。當(dāng)氣體通過(guò)這部分時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水合物，水合物的出現(xiàn)會(huì)促使該部分氣體流通范圍縮小，發(fā)生節(jié)流的作用，最終導(dǎo)致管道堵塞，輸送受阻。

2.4站場(chǎng)節(jié)流引起的冰堵

當(dāng)氣體流經(jīng)過(guò)濾分離設(shè)備、調(diào)壓橇、孔板流量計(jì)等設(shè)備時(shí)，會(huì)引起天然氣體節(jié)流。隨著氣體溫度降低，氣體漏水點(diǎn)升高，水會(huì)析出，生成水合物。這會(huì)導(dǎo)致堵塞。如果在過(guò)濾分離設(shè)備中產(chǎn)生冰堵，會(huì)造成濾芯堵塞，造成濾芯變形破壞;如果在變壓打滑中產(chǎn)生，會(huì)造成管道內(nèi)流通總面積減少，甚至全部堵塞，影響中下游客戶天然氣的使用;如果在流量計(jì)處產(chǎn)生，會(huì)影響流量計(jì)的精度;如果是在閥門(mén)壓力管處產(chǎn)生，控制模塊將無(wú)法準(zhǔn)確檢查數(shù)據(jù)信號(hào)，導(dǎo)致閥門(mén)誤關(guān)閉。

3長(zhǎng)輸天然氣管道冬季凍堵防治要點(diǎn)措施

3.1在冬季加強(qiáng)天然氣氣源的脫水處理

同時(shí)充分考慮到天然氣水合物的產(chǎn)生與水分的成分有著直接關(guān)系。因此，可以通過(guò)測(cè)量天然氣體的水分含量和干燥處理的方法來(lái)降低天然氣管道中的水分含量，使其無(wú)法產(chǎn)生水合物標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而完成冬季防止管道凍結(jié)和堵塞的實(shí)際效果。

3.2加強(qiáng)安全工作

首先，采取相應(yīng)的措施，防止凍堵的發(fā)生。在天然氣管道冬季運(yùn)行期間，應(yīng)加強(qiáng)安全工作，確保注醇機(jī)械設(shè)備完好無(wú)損，才能制定科學(xué)合理的注醇方案。為此，在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，既要保證注醇的成功，也需要及時(shí)對(duì)注醇的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行和采用相關(guān)工藝技術(shù)進(jìn)行檢查、調(diào)整和檢修。注醇泵安裝后，必須先進(jìn)行調(diào)整，然后才能宣布正式的投入使用。并檢查供電系統(tǒng)，檢查注醇管路有無(wú)泄漏，注醇泵、泵體內(nèi)油量、泵壓是否一切正常。其次，就目前而言，要糾正工藝技術(shù)普遍不兼容的問(wèn)題，進(jìn)一步升級(jí)完善防凍液灌裝技術(shù)，有效明確灌裝時(shí)間和循環(huán)時(shí)間。根據(jù)具體工況，有效明確防凍液加注的相關(guān)主要參數(shù)。一是有效明確了加注防凍液的時(shí)間和數(shù)量，產(chǎn)生了天然氣管道內(nèi)天然氣水合物的溫度。同時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)反饋，及時(shí)清管、污水處理，防止廢水進(jìn)入中下游天然氣管道。

3.3增設(shè)排水處理解決方案

眾所周知，工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)發(fā)用的氣體中必須含有一定量的輕油和水蒸氣。因此，在天然氣管道的具體施工過(guò)程中，管道應(yīng)保持一定的傾斜度，且至少保持一定的傾斜度。排水管道設(shè)備設(shè)置在其閘閥位置，將在該位置收集的水和油排放到管道中。如果天然氣管道內(nèi)的工作壓力較低，則應(yīng)通過(guò)人工設(shè)備將管道內(nèi)積聚的油和水排出，并確保管道內(nèi)沒(méi)有油和水;相應(yīng)地，如果管道工作壓力比較高，那么可以打開(kāi)排水管道的設(shè)備利用管道中的空氣壓力自主排放。

3.4渦流無(wú)損傷解凍技術(shù)

以往使用噴燈和開(kāi)水，可以基本解決管道凍結(jié)、堵塞的問(wèn)題，使冰被融化，當(dāng)其融化時(shí)，水被氣體吹出。這兩種方法對(duì)管道的防腐層都有一定的損傷。根據(jù)電磁原理，將電能轉(zhuǎn)化為電磁場(chǎng)，將電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為熱能衍生出渦流無(wú)損解凍技術(shù)。將電纜纏繞在解凍管上。插入后，電纜會(huì)產(chǎn)生磁感應(yīng)線圈。較大的電磁場(chǎng)磁芯部分會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，熱量會(huì)沿著磁感應(yīng)線圈的軸線發(fā)展改變方向。在一定時(shí)間內(nèi)，將管道中的冰融化，這種方法的好處取決于不會(huì)破壞管道的防腐涂層。

結(jié)論：

如今，氣體在我們的日常生活和生產(chǎn)中的作用非常重要。針對(duì)冬季氣天然氣管道易結(jié)冰、堵塞的情況，相關(guān)工作人員必須高度重視，采取一定的有效措施加以防范和處理，進(jìn)而保障天然氣集輸管網(wǎng)的運(yùn)行安全，提供安全穩(wěn)定的設(shè)備供應(yīng)。

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